浅析高分子材料学相关内容的实践性教学改革

王雪莲

摘 要：本文结合企业技术改造中碰到的问题及解决方法，分析了目前技工院校高分子材料学相关内容教学的现状，提出了以企业技术改造项目为导向，运用实验验证、校企合作的方法，促使高分子材料学相关内容的教学更加贴近企业生产实际，从而培养出企业需要的技能人才。

关键词：高分子材料学 项目导向 实验验证 教学改革

一、高分子材料学相关内容在模具设计中的作用

高分子材料学是模具专业必学的内容，应用性极强。在技工院校中，它通常被作为塑料模具成型工艺课程的部分内容来讲。看似简单的内容，在塑料模具设计中却起着“牵一发而动全身”的作用。在塑料模具设计过程中，必须先确定塑件的材料，然后才能根据塑件材料的性能特点进行模具的设计。在塑件的成型过程中，收缩率影响着塑件的尺寸，温度影响着成型的工艺，而流动性的好坏直接决定了塑件能否顺利成型。与此同时，如果模具、工艺有不足之处，也可以通过改变塑件材料的配方来弥补。所以高分子材料的选择与塑料模具的设计在塑件成型的过程中相辅相成，缺一不可。

二、高分子材料学相关内容教学现状

（一）教材内容偏少，缺少实际应用案例

目前，技工院校普遍采用的教材都将高分子材料学相关内容作为塑料模具成型工艺课程的一个章节。这些教材往往都会介绍常用热塑性与热固性材料的产量、特点、成型性能、适用场合。学生通过学习以上内容，可以了解材料的基本特点及其基本应用场合。如PVC材料的特点是有较好的绝缘性，耐酸碱力强，化学稳定性也较好，但最大的缺点是热稳定性较差，因此通常在成型时需添加热稳定剂。但对于需要加哪种热稳定剂、加多少量、加入热稳定剂的效果如何，这些在教材中未提及，而这正是企业生产时所需要的。

（二）教学形式缺乏系统性、模块化

与传统的教学方式比，当前的教学方式已有很大的改变，有更强的直观性，也更通俗易懂。技工院校多采用多媒体教学方式，在教学过程中加入图片及视频，使学生能通过图片及企业的生产线视频了解各种塑料的特点及应用场合。但在实际的塑件生产中是有一套完整的生产工艺的，产品结构的设计、材料的选择、模具的设计、模具的加工装配、产品的生产以及产品的后期处理，每一个环节都息息相关。材料的选择不仅影响着产品的功能，同样也影响着模具的设计。特别是在科技快速发展的今天，新型材料层出不穷，每个产品也不局限于使用单一材料，往往是将多种材料组合使用在一个产品上，如将高分子材料与非高分子材料组合使用，情况就更为复杂。

（三）教师所教、学生所学与企业生产实际相差较大

目前技工院校对于高分子材料学相关内容的教学，大部分都停留在理论的传授上，与生产实际相差甚远。例如，理论上在PVC材料中加入硬脂酸钙热稳定剂，能大大提高PVC 材料的热稳定性，能保证模具成型。可实际生产过程中，如果加入的硬脂酸钙热稳定剂量过大，会造成PVC材料的透明度降低。这类细节学生根本无法从教材中得知，學生只有多实验、多实践，才能掌握正确的添加工艺。因此，教师需要在实际教学中加入与实际生产相接近的实验，这样做不仅可让学生验证在课堂上所学，还可以为学生提供解决问题的思路。特别是在配方的优化方面，如果有充分的实验机会，学生可根据教材上的知识点选用2～3种理论上可行的材料，通过对比实验的方式，验证配方是否可行。这种需要学生动手的实验能极大地提高学生的学习兴趣。学生可在反复实验中不断发现问题、思考问题，找到合适的配方。经历过反复的实验训练，学生在走上工作岗位后遇到类似的问题就会举一反三，尝试用各种思路去解决问题。

三、高分子材料学相关内容教学的改革措施

（一）增加教材内容，整合企业技术改革项目案例

目前技工学校教材中关于高分子材料学的内容偏少，缺少和实践紧密结合的案例，应当予以补充。教师应当收集企业技术改革项目案例，将这些案例纳入教材和教学过程中。通过技术改革项目案例，将零散的知识模块化，把所有相关知识联系在一起。对于模具专业来说，高分子材料学相关内容不是可有可无的，它是影响模具设计的一个重要环节。学生只有把高分子材料学相关内容学好，把它运用到实际生产中，才有可能达到现代企业的要求。

（二）以“项目导向+实验验证”方式进行模块化教学

部分技工院校学生的学习兴趣不高，属于被动学习。如果在教学中采取“项目导向+实验验证”的方式，选用企业成功的技术改革项目案例，不仅可以提高学生的学习兴趣，还可以使学生了解当前企业解决各种问题的方法，为学生在今后的学习、就业生涯中碰到类似的难题时预先指明方向。具体教学思路及方式如下。

首先，在项目导向教学中抛出问题，如某文具生产企业现有树脂铅芯生产工艺效率低、废料率高，而现有的配方无法实现螺杆连续挤出，该如何解决企业难题？

其次，针对问题引导学生进行分析：现有配方是3000目石墨粉、液体PVC和适量的增塑剂，而在这个配方中液体PVC是主要的高分子材料。这时候就要引导学生分析液体PVC 的主要特点：液体PVC是热稳定性极差的塑料，然而在配方中并没有热稳定剂。从而让学生在教师的引导下找出了原有配方无法实现螺杆连续挤出的原因在于配方中没有热稳定剂。原因找到了，解决方案也就找到了，那就是必须加入热稳定剂。

最后，引导学生对分析得出的解决方案进行实验验证：根据分析的结果，在配方中缺少热稳定剂，需加入热稳定剂才能实现螺杆式连续挤出。但热稳定剂种类有很多，应该加入哪种热稳定剂，应该加多少量的热稳定剂，往往需要经验才能知道这些问题的答案，但学生缺少的就是经验。在这个阶段，可使用企业常用的实验法，根据成型的方式不同，选用不同的实验设备。在这个案例中，成型的方式是连续螺杆挤出，因而选用的实验设备是组合式转矩流变仪，初选钙锌稳定剂、硬脂酸钙稳定剂进行配方改进实验。分别以配方1（加钙锌稳定剂）、配方2（加硬脂酸钙稳定剂）进行对比分析，实验结果显示，加入硬脂酸钙稳定剂时稳定效果较好。用实验验证的方式进行教学，相对通俗易懂，非常适用于毫无实践经验的学生。

（三）开展校企合作，进行企业试生产

在高分子材料学相关内容的教学中，如果能把经实验验证可行的配方，在企业中进行试生产，不仅能为解决企业技术难题提供思路，还能增加教学的直观性。通过试生产，学生不仅可以知道他们在课堂上分析得出的配方在实际的生产中是否可行，还能了解在生产中碰到的各种问题。这样的教学必定是事半功倍，同时，还能为企业解决实际的难题。

四、小结

科技的发展对模具专业的教学提出了越来越高的要求，针对高分子材料应用性极强的特点，采用“项目导向+实验验证”的教学模式，同时加强校企合作，可以提高学生的学习兴趣和解决问题的能力。通过实验验证与企业试生产的方式，可以促使学生对高分子材料学相关内容的学习更加贴近企业生产实际。

参考文献：

[1]刘岭梅. PVC加工用热稳定剂概述[J].聚氯乙烯， 2001（2）.

[2]蒋标，杨卫发，张钢.塑料异型材挤出模模头熔体压力分析[J].模具工业，2019（8）.

[3]宋剑斌，杨文斌.关于高分子材料学教学改革的建议[J].科学大众，2013（5）.

（作者单位：龙岩技师学院）